煤矿主排水泵计算机远程监控系统设计

第一篇：煤矿主排水泵计算机远程监控系统设计

煤矿主排水泵计算机远程监控系统设计

摘 要: 针对煤矿主排水泵的特点和当前测控技术发展,本文介绍了一种基于模块化的煤矿井下

主排水系统计算机监控系统。该系统实时采集水泵系统的运行参数自动控制水泵的启、停和切换

故障机组,具有语音报警、报表输出及水泵性能测试等功能,对实现煤矿主排水泵的自动化管理具

有参考价值。

关键词: 煤矿;主排水泵;计算机监控

针对煤矿主排水泵的特点和当前测控技术发展,本文介绍了一种基于模块化的煤矿井下主排水系统计算机监控系统。该系统实时采集水泵系统的运行参数自动控制水泵的启、停和切换故障机组,具有语音报警、报表输出及水泵性能测试等功能,对实现煤矿主排水泵的自动化管理具有参考价值。

煤矿井下排水系统是煤矿生产中的主要工作系统之一,它承担排出井下全部涌水的重要任务,是保证煤矿安全生产的关键设备。排水系统是煤矿生产的耗电大户,占全部生产用电的13 %～18 %。因此有效地控制排水系统,使其高效低耗、经济可靠地运行对煤矿安全生产意义重大,也是降低煤炭生产成本的有效途径。本文设计了一套主排水泵计算机远程监控系统,采用先进的测控技术和设备,实时监测排水系统各项运行参数,计算排水系统的运行效率是否达要求,判断设备检修质量是否符合标准,根据用电的波峰时段自动控制排水泵的运行。对保证设备的安全、经济运行有重大意义。1 监控系统对象和主要功能

(1)监控对象: 本系统的监控对象为5台HDM420X8分段式多级离心泵, 其中1#、2#、3#泵安装在外仓，4#、5#泵安装在中仓。拖动电机功率为1400kW、电压为10KV,型号为YB 710M2的隔爆型三相异步电动机，启动时由井下中央变电所高压柜直接起动。各水泵吸水管独立,离心泵的出口设有4趟管路，每台泵具体使用哪趟管路由设在4趟管

路上的20个液压阀控制，液压系统由1个液压站（液压站设有2台油泵，油泵所配电机为YBX160M1-4 11KW 660V）和20个液压阀组成。除此之外泵房还安装了两台型号为2BE1-103水环式真空泵（一用一备，拖动电机型号为YB2-160M-4）为离心泵抽真空。排水系统的效率是由水泵、电动机、管路传动效率综合决定的,实际运行中电动机、传动效率比较稳定,而水泵、管路效率则是影响排水系统工作效率的主要因素。因此,本系统需要监测的主排水泵和电机的主要工作参数为:水泵的流量、出口压力、入口真空度,电机的电压、电流和功率等。(2)主要功能

1)实时检测各水泵的入口流量qv(m3/ s),入口真空度P1(KPa),出水口压力P0(MPa)。

2)实时检测各水仓水位hc(m),在水位高、低限及增长速度过快时报警。

3)实时检测各电机的电压、电流、有功功率Pdr(kW)、电动机轴承温度和定子温度。

4)根据各检测参数和输入参数,计算出排水系统的管路效率ηg、水泵效率η和排水系统效率ηx及吨水百米电耗Wt.100等数据。5)定时记录各项数据,能自动生成日报表、月报表和年报表。6)满足离心式水泵性能测定要求,自动生成水泵性能测试报告和有关性能曲线。

7)根据定时设置自动启动/ 停止水泵,自动切除故障机组;实现远程控制功能,调度人员在地面上可以远程控制各水泵的运行,实现无人值守,达到管控一体化。2 监控系统硬件组成

本系统由现场检测仪表和远程监控单元组成。由于煤矿井下情况复杂,条件恶劣,要求系统可靠性高、抗干扰能力强及维护简单,故现场测控单元专门选择了西门子公司的S7-300系列PLC,采用远程I/O扩展模块方式;远程监控计算机可以根据需要安装在井下中央变电

所、地面运转工区或调度室,由工业控制计算机和联网设备组成。整个系统的网络结构如图1 所示。

图1 1)PLC监控模块

a.CPU为性价比较高的CPU313C-2DP，本CPU带有一个MPI接口和一个Profibus－DP接口，128KB RAM存储器；DI/DO为16384，集中配置为1024；AI/AO为1024。b.模拟量输入模块AI：选用6ES7331-7KF02-0AB0模块，其技术参数为：

8点（4～20mA）／4点（热电阻）／可组态／最大输入电流40 mA／可对二线制变送器供电／分辨率14位＋符号位。2)信号采集传感器

a.智能电量采集模块本系统对各电动机的三相电压、电流和有功功率等电量参数的检测选用长江斯菲尔公司的JDS194-BS4P/Q4T型智能电量变送器。该变送器输出4-20mA模拟量信号,实现对电压、电流、功率、及功率因数等电量进行高精度的测量;能有效克服共模干扰,不受谐波成分的影响,适于复杂环境电量测量。

b.超声波流量计: 外夹式超声波流量计系列测量满管的液体流量

计，选择隔爆兼本质安全型，隔爆等级Exd[ib]ⅡBT6，并可选择本质安全型遥控器，防爆等级ExibⅡBT6，能够完成固定和移动测量。采用专用耦合剂（室温固化的硅橡胶或高温长链聚合油脂）安装，安装时不损坏管路。c.超声波液位计

防爆超声波液位计内置温度补偿，功率自适应，可拥有信号处理技术等，提高了仪表的测量精度。对干扰回波有明显得抑制功能。爆超声波液位计采用金属铝合金压铸外壳，外观漂亮，并有很好的防护能力。仪表采用工业隔离电源，所有的输入、输出线上都有防雷、过压、过流保护电路。爆超声波液位计是一种非接触式仪表，不跟液体直接接触，故障率较低。同时仪表安装时，不需要清罐、不影响生产的正常运行。仪表提供多种安装方式，用户完全可以通过本手册进行仪表的标定。所有的输入、输出线均具有防雷、过流、过压的保护功能。d.压力传感器

CYT-102防爆压力传感器选用高精度、高稳定性的并集成数字化调理芯片，对传感器的偏移、灵敏度、温漂进行数字补偿，将被测介质的压力转换成标准电信号。高质量传感器芯体、精湛的封装技术、成熟完善的装配工艺确保了压力变送器的高质量和优异性能本产品提供多种螺纹接口形式和引线方法，能够最大限度的满足客户的需求。扩散硅充油芯体，带隔离膜片它采用了本公司的电子束焊接技术，将O E M硅压阻式充油芯体与不锈钢外壳焊接为一体。3)触摸屏单元

选用西门子MP-277触摸屏作为显示终端，安装在本质安全型电源控制箱的门上。其技术参数为：

显示：彩色液晶显示

尺寸（宽x高）：12.1/246 x 185 分辨率[像素]/颜色：800 x 600/256色

背光管无故障工作时间：60,000小时

操作系统：Microsoft Windows

接口：RS232、RS485 CF卡存储卡（用于存档、配方、备份/恢复）USB，串口（RS 232），网络（Ethernet）

连接至控制器的接口：SIMATIC S7（MPI），通过PROFIBUS-DP（集成）连接至SIMATIC S7 电源：24VDC 组态软件：SIMATIC ProTool或SIMATIC ProTool/Pro 4)远程监控单元

远程监控计算机选择研华公司的IPC610 工业控制计算机,配置为PCA-6010VG /CORE 双核2.8/2GDDR/160GHDD/DVD,联网设备为光纤收发器,通过光纤和现场测控单元通讯。监控软件选用西门子公司的WINCC6.0 ,实时处理、显示并定时记录现场测控单元转发的数据；定时记录各项数据,并能够自动生成日报表、月报表和年报表;满足离心式水泵性能测定要求,自动生成水泵性能测试报告和有关性能曲线;当现场设备出现故障时能够自动弹出报警画面并语音提示;实现远程控制功能,调度人员在紧急情况下可以用自己的操作密码远程控制各水泵的运行。监控系统的软件设计

监控系统的软件包括远程监控计算机监控系统软件设计和现场PLC控制模块的软件设计。程序框图如图2 所示。

系统软件设计主要以WINCC6.0 组态软件为平台编制监控软件。编写监控软件的主要工作是对采集的数据处理方法,并将这些数据以各种需要的形式(如表格、曲线)显示并打印出来。本系统主要完成水泵的自动控制功能.图2 测控单元程序流程

对于水泵的轮值,为了延长水泵的使用寿命,在多台水泵控制系统中一般要求,当一台水泵工作一段时间后能自动被另一台工作时间相对短的水泵所取代或者当满足一定启泵条件时要起动累计运行时间最短的水泵。本系统中五台水泵最多启动三台,一台备用,一台检修。也就是说当水位达到某一值时启动水泵工作。这样就有三个启动水位,一个是启动一台泵水位, 一个是启动二台泵水位, 一个是启动三台泵水位。同样停泵也有三个水位点。为了防止启停泵时的冲击,要求启动或者停止时必须有一定的间隔,不能同时起或者同时停。同时还要求起动当前不在工作的余下的泵中运行时间最短的一台,停止要求先停运行时间最长的一台。同时检测井下供电电流值，计算用电负荷率；根据矿井涌水量和用电负荷率，将水泵控制在用电低峰和一天中电价最低时开启运行，而在用电高峰和电价高时停止运行，以达

到避峰填谷和节能的目的。譬如：在用电低谷时，当水位达到高位1值时，便立即起动1台泵；当水位继续上升至高位2值时，起动第2台泵，若水位继续上升到高位3值时，则起动第3台泵，同时，发出报警信号。但在用电高峰时，当水位上升至高位2值时，才起动1台泵。即当水位升至高位2值时，则不论电网负荷如何，必须起动水泵。

要实现以上流程,首先判断当前要不要启停泵,如果达到了启停泵的条件,再把各台泵当前运行的时间进行排序,得到泵的运行时间排序后就可以控制泵的启动和停止,即启动时运行时间短的泵先启动,停止时运行时间长的泵先停止。同时需要注意的是,为了避免对电网的冲击,在需要启动或停止多台水泵时,每启动或停止两台水泵必须要有一定的时间间隔。4 结束语

煤矿主排水泵计算机远程监控系统经实践证明设计合理,软硬件选型正确,设备运行稳定可靠,其模块化设计易于扩展、维护简单方便;系统检测数据准确,输出报表完整,符合主排水泵性能测试要求,为排水系统的及时检修提供了数据依据,提高了排水系统的运行效率和自动化管理水平。

第二篇：基于ARM嵌入式的远程监控系统设计

基于ARM嵌入式的远程监控系统设计

摘要：基于ARM 内核的嵌入式系统在远程监控报警系统中的设计实现与应用。核心部分主要包 括 ARM 嵌入式平台设计及 μC-OS 嵌入式实时操作系统移植；人机交互界面 μCGUI 的设计与实现；远程通讯及自动报警等；系统的设计还考虑到了扩展性和通用性以及与其他监控设备无缝连接等问题。

关键词： ARM；μC/OS-II；μCGUI；远程监控 引言

监控系统现已成为现代化生产、生活中不可缺少的重要组成部分。目前，监控系列产品 种类繁多，大部分广泛应用于交通、医院、银行、家居、学校等安防领域。

随着嵌入式系统的出现，尤其是基于 ARM 内核芯片的嵌入式系统的出现，使得监控系统的应用领域更为广泛。本文设计的远程监控报警系统除了作为安防功能外，还可以应用于以下领域：通讯领域：远程通讯、视频会议和视频点播、证券、远程教育等。医疗领域：病房监护、远程诊断等。工业领域：远程设备诊断、维护、维修，远程生产监控等。家用领域：家用电器远程维护；电、气、火等重大事故自动报警等。

系统设计

2.1系统组成

本文设计的远程监控系统主要由中心控制器、数据终端、传感器模块、通讯模块、接口模块等几部分组成。系统组成图（如图 1）。

2.2中心控制器 系统核心负责数据采集判断处理。为了提高系统工作效率，这里使用的是三星公司的 S3C2410芯片作为处理器。S3C2410 芯片是一款高性价比的 ARM 芯片，非常适合作手机、PDA 等手持设备。主要特性包括： ARM920T 内核，最高工作频率 203MHz，LCD 控制器：可直接驱动真彩液晶屏，最高支持 2048×1024 真彩液晶屏，2 个 USB Host端口，1 个USB Device端口，支持 Nand flash 启动模式，SD 卡接口，UART、IIC、SPI、IIS 等多种类 型串行接口，4 通道DMA。

本文的监控系统的 CPU 核心部分使用的是标准的 SO-DIMM200 金手指接口，便于后期维护和升级。如果该监控系统的使用环境较为苛刻，可以将 CPU替换为S3C2440芯片。S3C2440完全兼容S3C2410全部特性（注意：芯片引脚不完全兼容）。与S3C2410芯片相比，S3C2440的性能更为优越：最高工作频率可达500MHz，内部集成CMOS摄像头接口，但价格较昂贵。

图1 监控系统组成框图

2.3数据终端 数据终端的主要功能是对监控数据进行分析、处理，及时将数据汇报给监控人员。同时，监控人员可以根据现场情况，使用数据终端对监控的设备进行远程控制。数据终端最大优势 就是安全、可靠、便于携带。一般情况下为了节约成本，可以将手机、PDA 等移动通讯设备作为数据终端使用。但是如果作为对高危环境或精密仪器的监控系统，数据终端需要专业定制。这里使用的是中心控制器的作为数据终端，即中心控制器既作为数据采集发送中心，也可数据接收处理中心使用。

2.4通讯模块

通讯模块主要负责远程数据通讯。带有 RS232/485、GPRS、CDMA 等一种或多种通讯 方式。需要根据现场环境和用户需要进行定制。通讯模块与控制器通过接口总线连接，连接 方式为 TTL/RS232/RS485 等。

2.5传感器模块

传感器模块的主要功能是感知外部环境，对外部环境进行实时监测。由人体红外传感器、振动传感器、超声波传感器、可燃气体传感器、温度传感器、湿度传感器等一种或多种传感 器组成。可根据现场监测环境不同进行定制。

2.6接口模块

接口模块主要作为系统扩展功能使用，将控制器的 A/D 转换、I2C、SPI 等多种接口进行 外部扩展。接口模块没有特定的功能，但可以根据需要与其他设备连接，例如可以与工业仪 器仪表或设备连接，实时对仪器或设备进行监控。

接口模块虽然不是监控系统的主要部分，但是对于整个系统来说却是不可缺少。因为本文的监控系统主要考虑到了系统的可扩展性和与其它系统无缝连接。通过接口模块可以很方 便的对监控系统进行升级，并且可以实现与其他系统或设备的无缝连接。这也是本系统区优 于其他监控系统的主要功能。软件设计

3.1工作软件

系统的软件设计较为复杂，这里只给出了整个工作软件流程（如图 2）。

图2 软件流程图

3.2操作系统移植

S3C2410 芯片支持多种嵌入式操作系统，如 WINCE、uCLinux 等。但考虑到监控系统 的实时性要求，这里使用的是 μC/OS-II 嵌入式实时操作系统。μC/OS-II 是一个源码公开、可移植、可固化、可裁剪、占先式的实时多任务操作系统。其绝大部分源码是用 ANSI C 写的。整个嵌入式系统分为两大层：硬件层和软件层。这里主要研究软件层的架构。软件层主要分为四个部分：实时操作系统内核，与处理器相关部分，与应用程序相关部分，用户的应用程序。移植 μC/OS-II 系统需要修改的文件有：应用程序相关文件： OS_CFG.H INCLUDE.H； 处理器相关文件： OS_CPU.H、OS_CPU_A.ASM、OS_CPU_C.C。

3.2.1 与处理器相关的代码

这是移植中最关键的部分。内核将应用系统和底层硬件有机的结合成一个实时系统，要 使同一个内核能适用于不同的硬件体系，就需要在内核和硬件之间有一个中间层，这就是与 处理器相关的代码。处理器不同。这部分代码也不同。我们在移植时需要自己移植这部分代 码。

a）OS_CPU.H

包括了用#define 定义的与处理器相关的常量，宏和类型定义，有系统数据类型定义,栈 增长方向定义，关中断和开中断定义，系统软中断的定义等等。

b)OS_CPU_A.ASM

这部分需要对处理器的寄存器进行操作，所以必须用汇编语言来编写。包括四个子函数： OSStartHighRdy()，OSCtxSw()，OSIntCtxSw()，OSTickISR()。OSStartHighRdy()在多任务系统启动函数 OSStart()中调用。完成的功能是:设置系统运行标志位 OSRunning = TRUE；将就绪表中最高优先级任务的栈指针 Load 到 SP 中，并强制中断返回。这样就绪的最高优先级任务就如同从中断里返回到运行态一样，使得整个系统得以运转。OSCtxSw()在任务级任 务切换函数中调用的。任务级切换是通过 SWI 或者 TRAP 人为制造的中断来实现的。ISR 的向 量地址必须指向 OSCtxSw()。这一中断完成的功能：保存任务的环境变量(主要是寄存器的值, 通过入栈来实现),将当前 SP 存入任务 TCB 中，载入就绪最高优先级任务的 SP,恢复就绪最高优先级任务的环境变量，中断返回。这样就完成了任务级的切换。OSIntCtxSw()在退出中断 服务函数 OSIntExit()中调用,实现中断级任务切换.由于是在中断里调用，所以处理器的寄存器入栈工作已经做完，就不用作这部分工作了。具体完成的任务；调整栈指针(因为调用函数会使任务栈结构与系统任务切换时堆栈标准结构不一致)，保存当前任务 SP，载入就绪 最高优先级任务的 SP，恢复就绪最高优先级任务的环境变量，中断返回。这样就完成了中断级任务切换。OSTickISR()系统时钟节拍中断服务函数，这是一个周期性中断，为内核提供

时钟节拍。频率越高系统负荷越重。其周期的大小决定了内核所能给应用系统提供的最小时 间间隔服务。一般只限于 ms 级(跟 MCU 有关),对于要求更加苛刻的任务需要用户自己建立中断来解决.该函数具体内容：保存寄存器(如果硬件自动完成就可以省略)，调 OSIntEnter()，调用 OSTimeTick()，调用 OSIntExit()，恢复寄存器，中断返回。

c)OS_CPU_C.C

该文件中共定义了 6 个函数，但是最重要的是 OSTaskStkInit().其他都是对系统内核的扩展 时用的.OSTaskStkInit()是在用户建立任务时系统内部自己调用的，对用户任务的堆栈进行初始化。使建立好的进入就绪态任务的堆栈与系统发生中断并且将环境变量保存完毕时 的栈结构一致。这样就可以用中断返回指令使就绪的任务运行起来。

3.2.2与应用相关的代码

这部分包括两个文件：OS_CFG.H, INCLUDES.H。用户根据自己的应用系统来定制合适 的内核服务功能。OS_CFG.H 来配置内核，用户根据需要对内核进行定制，留下需要的部分,去掉不需要的部分，设置系统的基本情况。比如系统可提供的最大任务数量，是否定制邮箱服务，是否需要系统提供任务挂起功能，是否提供任务优先级动态改变功能等等。INCLUDES.H 系统头文件，整个实时系统程序所需要的文件，包括了内核和用户的头文件。

3.3用户图形接口

虽然 μC/OS-II 操作系统具有很高的实时性，但不像 WINCE、uCLinux 等操作系统那样 有良好的图形界面支持。所以，在使用液晶和触摸屏的情况下需要移植用户图形接口程序。这里使用的是 μC/GUI。μC/GUI 是一个软件模块集合，通过该模块可以在我们的嵌入式产品 中加入用户图形接口（GUI）。μC/GUI 具有很高的执行效率，并且与处理器和 LCD 控制器相 独立。该模块可以工作在单任务或者多任务环境，可以支持不同大小的显示方式。

通过 μC/GUI 我们可以很方便的在液晶屏绘制图形和界面。如果需要多种字体支持，必 须自己将相应的字体字库加入到 μC/GUI 中。为了避免出现乱码，尽量使用 GB2312 国标字库。

3.4关于字库的兼容性问题

我们国内通常使用的汉字字库是 GB 码，但国际上使用的是 UNICODE 码，所以如果数据终端使用的是手机、PDA 等移动通信设备，那么在数据发送前必须进行字码转换，即 GB 码 转换为 UNICODE 码或者 UNICODE 码转换为 GB 码。由于 GB 码与 UNICODE 码在排列组合上没有任何规律，所以通常字码转换的方法就是 查表法。

4结束语

基于 ARM9 嵌入式系统的远程监控系统与以往的监控系统不同，高性能的处理器芯片大大提高了系统的性能。使监控系统能够工作在比较恶劣的环境中。并且在设计上充分考虑到了系统的可扩展性和兼容性问题，实现了本系统与其他系统的无缝连接。以满足不同工作环 境的需要。

作者创新观点：本文设计的远程监控系统应用范围更广，更灵活、方便。通过各个功能模块 的不同组合，可以十分方便快速的应用于各个领系域，真正实现智能化、自动化且具有较高 的性价比。

第三篇：校园远程监控系统解决方案范文

校园远程监控系统解决方案

当 前，随着校园网的广泛建设，校园远程监控在传输物理架构上成为可能。现在，信息的数字化和网络化技术已深入到各行各业，并凸现出锐不可挡之势。无疑，学校 是信息数字化和网络化展示的重要舞台。下面以某学校应用为例，以说明数字化和网络化是如何在学校的安全防范中得到应用与发挥。

案例说明

某学校希望实现对操场及整个校区的重要场所进行监视，如对各年级教室实现监控，以达到强化校园安防、考试监考、远程教学的目的。目前学校有宽带上网环境，10M带宽，并有静态IP地址。校方对待建的这套远程监控系统提出如下应用要求：

·加强校园安全防范、增加与家长沟通途径。由于学校住宿学生的安全意识较低，给学校管理带来很多不便，而且他们长期住校也缺乏和自己父母的沟通和交流。校方希望通过这套待建系统，可以增强学校的安全管理，同时又能方便于住宿学生和家长进行远程沟通；·对教具设备的安全防护。学校采购了大量贵重的教学硬件设备，需要24小时对设备进行安全防护，因此这套待建系统必须具有能够实时监控、报警录像功能；

·实现校际的互动交流。校际教学模式观摩和交流是现代学校办学的一项重要内容，为节省人力和物力，希望能够借助该套待建系统实现远程与其它学校的互动交流。系统功能要求

系统功能要求待建系统必须技术先进、功能强大，功能主要包括以下几点：

·远程监控：无论在何处，只要连上因特网，打开网络浏览器即可监听、监看远程影像；·远程备份：系统能在异地进行实时录像备份；

·自动警报：可根据用户设置，根据不同情况以不同途径和不同的形式，将报警信息发送到相应的接警者。如通过E-mail、电话将声音或短消息报警等立即通知到用户或学校管理员；

·多样化监控录像：提供24小时不间断录像，可自行定义录像时间和录像启动方式，比如手动录像、影像移动侦测录像等，硬盘录像可有循环与否选择；

·支持多种远程控制协议：使系统能方便地接驳多种类的云镜控制设备，使得对摄像头影像的缩放、左右上下旋转等控制能运行自如；

·多重安全机制：可设定不同权限的用户，提供不同级别的用户密码，使用户能控制登入系统及Web远程登入浏览；

·影像文件管理：对已录制的影像，可提供搜寻、编辑、转存及删除功能；

·方便扩容：可以在任何需要建立分控点的地方，只要能接入网络都能建立监视工作站，非常方便地进行系统扩容。

系统设计

该套待建的校园网络监控系统的设计要件如下：

·在学校的主要通道、重要公共建筑、教室、机房等地方，根据环境和要求可设置网络摄像机或视频服务器，进行视频信号的采集和控制信号的传输；

·本系统首期共有14个前端监控点，每个监控点接入就近的视频服务器，网络摄像机首期暂不考虑；

·系统建立一个监控中心进行集中监控，即监控中心同时对14个前端摄像监控点进行实时监控和录像；

·为了增大监控范围，摄像头可辅助云镜控制，以提高监视效果，摄像镜头采用三可变镜头。首期14个摄像镜头暂不考虑附配云镜控制；

·为保证传输网络能达到视频编码器的传输带宽要求，最低要求每路视频具备128kbps传输带宽，建议系统首期校园网络用于视频传输最低要求达到1.8mbps（14×128kbps）传输带宽；

·根据需要可以增加传感器或探测器，并可实现系统报警联动；

·对前端采集的视频图像在监控中心进行监视和录像。录像具体要求待定（每路视频每小时存盘约耗费200mb空间）。

方案实施

首期在学校的网络中心一楼大门口及长走廊各布防1个监控点（共2个）；在网络中心二楼布控5个监控点，走廊一个；两个大公共机房每个机房布 控两个（共5个）；三楼在走廊布控一个监控点（共1个）；校园操场两个监控点（共2个）；教学楼两个监控点（共2个）；学生宿舍大门口两个监控点（共2 个）。上述共14个监控点，暂都不需要云镜控制。对系统选配的设配，要注意以下几点：

·按上述监控点要求，选用四路型VBOX-I4视频服务器，将监控点摄像头就近接入视频服务器，之后视频服务器再接入校园网络；

·摄像头选配焦距自3.5～8mm可手动调节的广角镜头，这样可以根据各监控点的监控距离进行灵活的调节杂

·监控主机采用自备的联想服务器，放置在学校大楼二楼的监控中心。联想服务器并配置声卡，这样可以在监控中心进行实时的监听对讲。在监控硬件安装好后，即要设置好录像、报警，备份等参数信息，以确保系统能正常运行；

·建议作为监控主机的服务器要选性能与配置较好的，保证其服务器上的考试系统能够正常运行。为保证服务器的稳定性，建议监控主机不能安装过多的应用程序。

系统架构

该校园网络监控的系统架构包括以下三部分：

·第一部分，在各个需要监控的部位安装监控前端设备，包括监控摄像机和视频服务器等；

·第二部分，为传输网络，主要完成将经前端设备压缩编码的视频和监听数字信号上传至监控中心和其它远程监控点；

·第三部分为监控中心或分控点，在监控中心或分控点安装监控系统主机或分控计算机。使监控人员和学校领导能随时随地对前端监控点进行实时监 看。为了使监控系统能够满足应用的要求，又要避免重复建设而造成不必要的浪费，有必要进行统一的校园网给设计和规划，系统模拟图参考所附系统结构图。

设备主要特点

本远程监控系统的硬件设备主要是视频服务器，其性能特点如下：

·远程实时监控：可透过网络（LAN/WAN）做远程实时监控,传输高质量的M-JPEG图片，通常情况下带宽2M，即可实现25帧／秒的全实时监视；

·三种分辨率可选：160×120；320×1240；640×480像素，图像清晰；

·标准网络接口：提供10/100Base-T端口，可以直接接入以太网。而且传输是基于TCP/IP协议，可以跨越不同类型的网络，网络兼容性强；

·并发多用户浏览：最多可允许15个用户同时浏览，可以按照各自不同的接入方式、访问要求，调整图像参数，达到不同的监控要求。支持单画面、多画面同时监控浏览；

·提供RS485串口及I/O端口：可外接云镜解码器等控制设备，支持远程或本地控制；·双重解码：具有软硬件同时解码特点，可以适应各种类型的模拟摄像枪，可很好地与传统模拟系统融合；

·多任务工作方式：图像存储、监看、远程控制可同步进行；

·密码保护：具有两层密码保护，完善了权限管理机制；

·多模式报警输入输出和录像触发：能接驳各种报警探测设备，接警后有多重报警信息输出，并可通过FTP及E-Mail将报警短信发送出去；

·设备集成度高：采用单芯片大规模集成电路解决方案，使设备具高稳定及高可靠性，成本低。

结语

通过这套监控系统，学校领导及各管理部门的人员可透过网络，借助接入网络的授权电脑、主控管理机或管理服务器等设备，来实现对学校重要部 位、场所的实时监控。监控访问非常方便，通过IE浏览端访问监控主机，用授权的账号即可实现监控、报警、录像等功能，另外还可以通过监控主机观看各个监控 画面或通过管理软件实时观看各个监控点，使系统功能达到了原来预期的效果。

第四篇：中央空调远程监控维护系统

中央空调远程监控维护系统

背景

由于科技的发展和人们生活水平的提高，新建办公大楼都配套有中央空调。随着中央空调数量的日趋庞大，中央空调的管理和售后服务成了难题。维护及故障排除等问题极大地增加了企业各方面的经济负担，远程监控和维护方案被提了出来，并逐渐被大量应用。

随着通信技术和自动化控制技术的发展，中央空调的监控系统也越来越朝着智能化、网络化的方向发展，让中央空调的监测和维护变得方便快捷，节约了企业的售后成本。系统简介

系统主要是前端PLC负责监测，由厦门计讯的TD210系列无线数据传输终端进行数据传输，由中心服务服务器进行数据接收和处理，实现远程实时监测与故障排除等功能。示意图如下：

系统功能

系统主要采用远程无线的方式和准确的监测分析方法，对空调进行远程的无线监控，由中心服务平台实时收集空调的故障信息，以方便工程师能及时准确地分析故障原因。

实时收集空调的运行状态信息，分析及预测空调，对空调可能发生的故障进行预测和预判。

B/S架构平台，提供实时的远程web访问，提供实时状态查询功能。中心服务器可以提供VPN等的远程连接，方便工程师进行远程故障排除。

使用产品：计讯物联TR210系列 DTU 产品特点：

 支持透明数据传输，内嵌标准的TCP/IP协议栈

 支持TCP/UDP连接多中心（最多5个）和TCP server功能，访问方式可根据域名和IP地址访问中心

 支持TCP心跳链路检测，达到断线自动重连，保持设备永远在线  支持APN/VPDN  支持短信备份功能，当TCP/UDP断开连接时，可以用短信向中心发送数据  支持短信、电话振铃、串口数据、多种上下线触发模式，支持设备运行软硬件自检技术，运行故障自修复

 支持远程升级和本地升级设备程序  支持远程设置和本地设置设备参数  支持管理平台协议，方便设备维护 系统特点

自动监测，节省大量人力物力。

系统监测具有实时性，不受设备运行的状态和时间影响。

系统检测具有真实性，排除人工巡检可能出现的误判、估算值等情况出现。工程师可远程排除故障，节省大量时间，提高工作效率。典型案例

江苏徐医附院中央空调设备远程监控系统； 成都某大型商场中央空调设备远程监控系统项目； 西安某部队基地中央空调设备远程监控系统项目； 杭州某大型商场中央空调设备远程监控系统项目； 南宁某办公大楼中央空调设备远程监控系统项目。

第五篇：基于嵌入式Web的远程监控系统设计

基于嵌入式Web的远程监控系统设计

摘 要：本文结合机房环境设备的管理需要，分析了远程监控系统的特点，提出基于嵌入式Web服务器的远程监控系统设计思路、体系架构方法，并对基于OPC技术的互联与基于嵌入式Web服务器的互联作了简要对比。文章结合CGI程序的设计，着重探讨了嵌入式Web服务器的实现方法。关键词：嵌入式平台，Web服务器，远程监控，CGI程序

⒈引言

随着计算机和网络技术的普及，计算机系统的数量与日俱增，计算机机房已成为各大型单位的信息枢纽。机房中的环境设备（如空调、UPS电源、配电柜、消防设备等）为网络系统的安全运行提供了环境保障。同时，环境设备自身的安全运行，也成为机房管理的重要内容之一。一旦机房的环境设备出现故障，就会直接影响计算机系统的正常运行，严重的还会造成机房内的相关设备损坏，甚至导致网络系统瘫痪[1]。因此，对机房环境设备的运行状态进行实时监控，是保证机房设备安全运行的关键措施。

⒉远程监控系统的需求分析

对机房环境设备的监控主要涉及以下几个方面的内容：对配电系统、UPS系统、空调系统工作状态的监视；对机房的温湿度、生活用水和供暖制冷系统漏水情况等进行监测、报警，以及对门禁系统、消防系统、保安系统等的管理。由于这些环境设备是连续工作的，因此要求监控系统也必须是长时间连续工作的。这样就对系统设计的可靠性、安全性、可维护性等方面提出了更高的要求[1]，具体表现在以下几个方面：

⑴高可靠性。要求监控系统可长时间不间断运行，无故障运行时间要长，且系统的维护快速简便。

⑵高安全性。系统应能够提供多种安全保护措施，对异常状态进行分析、记录、及时报警，以便让管理人员能够尽快了解所发生的情况并及时处理。

⑶较强的实时性。监控系统对信息的传输要及时，不能有过大的延时，否则难以及时跟踪被监控对象的当前状况。

⑷易用性和易维护性。机房环境设备监控系统，应以GUI的方式提供良好的人机界面，便于人机交互。同时，监控系统要有通用性和灵活性，即可以在对系统进行少量修改或扩充就可增加新的监控项目，扩充监测点数，以满足新的监控要求。

⑸丰富的系统功能。要求监控系统不仅能够提供一般的报警功能，对采集的当前数据进行记录且保存

历史数据，并以图形方式对环境设备运行状态和参数进行直观显示。

实施监控的主要方法，即是在现场控制器的控制之下，实时地采集数据并与预设的值进行比较，如果超出相应的阀值则给出报警，以提示有关人员进行相应处理。根据对环境设备监控的位置不同，可把监控系统分为本地监控和远程监控两大类。本地监控方式往往需要派人长期现场值守，管理成本较高；而借助于公共的Internet或企业内部的Intranet网络实施远程监控则可做到无人值守，从而大幅度地节约管理成本、提高机房管理水平和效率，因此成为监控系统发展的主流方向。

⒊远程监控系统的设计

基于对远程监控系统的需求分析，进行系统设计时应重点考虑如下几种因素：首先，要考虑现场总线与数据网的互联问题。由于被监控对象的信号种类较多，所采用的现场总线标准各异，因此不同总线标准之间的转换以及现场总线与数据网之间的互联是系统设计时需要重点考虑的问题[2]。其次，实时性要求是远程监控网络系统区别于普通网络系统的基本特征。如果监控系统的实时性得不到保障，现场监控就失去了实用价值。第三，为满足监控系统的高可靠性要求，应分别对硬件系统和软件系统进行抗干扰设计。第四，根据远程连接方式不同，应采用不同的安全措施以保证信息的安全传输。3.1监控系统的功能设计

监控系统的基本功能主要包括：现场数据的实时采集、发送和显示；对采集到的数据进行处理和存储；对数据处理的结果进行分析、判断和报警；提供多种业务支持功能。3.1.1实时数据采集

实时数据采集是实施系统监控的基础。在环境设备的监控系统中，需要实时采集的数据主要包括高低压配电系统及UPS电源的电压、电流、电源开关状态等参数，空调机的冷热水温度、流量、送风量、送风温度、新风量等状态参数，以及机房内部的环境参数（如温度、湿度、水浸、烟感、门禁等）。不同的参数采用的总线标准不同（如RS232/485总线、Lonworks总线），只有把它们统一到TCP/IP协议上，才能实现真正意义上的远程监控。

3.1.2报警功能

报警是监控系统的基本功能之一。监控系统对采集到的数据进行分析、处理，如果发现相关数据超限、数据异常，则说明环境设备出现异常情况，此时应发出相应报警。设计报警功能时，需要考虑被监控对象的自身特性、优先级别等因素，对多个报警信号进行加权处理，以保证系统的所有重要报警都能被及时处理。

3.1.3多种业务支持功能

灵活的查询和丰富的报表功能是对监控系统基本功能的扩展。通过对设备运行状态的实时数据、历史数据进行对比分析，从不同角度向管理者提供设备运行和维护信息，为设备的维护、大修、更新、改造等质量管理提供可靠依据。3.2监控系统的结构设计

远程监控系统由现场数据采集设备（可以为多个设备）、本地Web服务器和远端监控主机三部分构成[3]。Web服务器通过现场总线与本地数据采集设备直接相连，并负责把本地传感器采集到的数据进行简单处理，通过网络发送到远端的监控主机上，从而为实现无人值守的管理方式创造条件。

远程监控系统在设计时需要解决的关键问题，就是将不同类型的现场总线或控制网络与以太网进行互联互通，从而实现监控信息的远程实时传输。目前，实施远程监控主要有如下几种方法：①基于PSTN的传统方法，即通过Modem连接异地的现场设备；②基于OPC技术。采用支持多种现场总线规范的OPC Server，通过OPC 接口实现现场总线到Internet或Intranet网络的无缝连接；③基于嵌入式平台实现远程监控。在嵌入式平台上完成对现场数据的实时采集，通过现场总线与数据网的互连，将Server端的数据通过TCP/IP协议提供给远端的监控主机（即Client端）；④采用其它自定义方法实施远程监控。3.2.1基于OPC的监控系统

OPC 是以OLE/COM/DCOM机制作为应用程序级的通信标准，采用客户/服务器模式，把开发访问接口的任务放在硬件生产厂家或第三方厂家，以OPC服务器的形式向用户提供通用的接口，解决了软、硬件厂商之间的矛盾，提高了系统的开放性和互操作性[4]。基于OPC架构的监控系统结构如图1所示。其中，OPC DA Server为数据采集服务器，OPC AE Server为报警服务器。OPC Server 提供多种接口规范，应用程序和Web浏览器（即OPC Client）可以通过这些接口取得与OPC Server相连的硬件设备信息，从而实现OPC Client通过以太网对OPC Server的访问。同时OPC Server也可以将采集到的数据或报警信息通过网络发送到客户端或Web浏览器端。

在基于OPC的体系架构中，由于 COM/DCOM 已被视为网络功能的具体实现方法，使得Client对OPC Server的远程访问成为标准的网络访问方式。但是OPC技术的缺点也是非常明显的，由于LE/COM/DCOM机制是一个纯软件的架构，对系统资源配置的要求高。当系统规模较大或监控点数较多时，系统的实时性将会明显下降。

3.2.2基于嵌入式平台的监控系统

实时监控系统需要长时间不间断地工作，对系统的可靠性和实时性均有较高要求。为此必须从系统功能、体系架构、软硬件系统的稳定性、设备功耗等方面进行综合考虑（例如选用工控级的产品），设计小型化的智能型监控系统。而建立在RTOS之上的嵌入式系统为控制系统的网络化、小型化提供了有效途

径，嵌入式网络控制已成为监控系统未来发展的重点方向之一。

基于嵌入式平台的远程监控系统结构如图2所示。其中，嵌入式Web服务器既是远程监控系统的中心节点，也是控制网络与数据网络进行互联的网关，通过TCP/IP协议将其连接到以太网上，监控主机则通过以太网（或Internet）在远程实时地监视现场信号的动态变化，从而实现远程监控的目标。对于能够直接支持TCP/IP协议的现场检测设备，则可以将其直接连接到以太网上，图中的液体泄漏检测仪即是如此；对于采用其他总线标准的现场设备，则需要通过嵌入式Web服务器进行信号转换之后把现场总线连接到以太网上。

图2 远程监控系统结构图

⒋嵌入式Web服务器的设计

在基于嵌入式平台的远程监控系统中，监控系统的中心节点主要承担两方面的任务：一方面负责对现场数据的采集，即Web服务器以定时巡检的方式通过现场总线对传感器的信号进行采集；另一方面负责协议转换，把现场总线来的数据转换成TCP/IP协议的格式，通过以太网将其发送到远端的监控主机上。在本设计中实现了从RS232、RS485到TCP/IP协议之间的相互转换。4.1开发环境简介

考虑到系统开发的简便性，本方案选用uCLinux操作系统平台作为系统的OS环境，辅助开发工具选用MiceTek公司的HiTool。嵌入式Web服务器的硬件环境选用MiceTek公司的Samsung44B0X开发板，利用其丰富的接口功能，可实现嵌入式Web服务器与传感器的直接连接。4.2 嵌入式Web服务器的硬件设计

嵌入式Web服务器硬件环境的自定义，是根据监控系统的需要，重新制作嵌入式系统的主板。该主板的CPU仍选用Samsung的S3C44B0X，1M的BootFlash，8M的SDRAM，并提供10M/100M的以太网端口，2个RS232接口和6个RS485接口。如果待检测的参数较少，则选用一块嵌入式Web服务器主板即可；如果待检测的参数较多，则可选用多个同样的Web服务器主板，并对每个Web服务器进行参数配置（设置不同的IP地址），构成分布式的Web服务器。如果监控系统要求存储的数据量很大，则可以采取以下两种方法加以解决：一是嵌入式Web服务器外接硬盘；另一种方法是外加一台由工业控制级的服务器，对多台嵌入式Web服务器进行统一管理。4.3 嵌入式Web服务器的软件实现

嵌入式Web服务器的软件开发主要包括以下几项内容：首先，完成嵌入式操作系统的移植和TCP/IP协议的剪裁；第二，编写数据采集、数据处理应用子程序；第三，编写远程通信子程序；第四，报警处理子程序；第五，数据查询和报表生成子程序。这些功能应先在上述的开发环境中进行初步实现之后，再移植到自定义的环境中。

由于嵌入式系统的资源有限，因此对上述功能的实现应尽量简洁，例如对HTTP协议的移植，只需要保留基本的Get和Post方法即可，而Options、Head、Put、Delete和Trace方法在此可不考虑实现，因为对RAM（或EEPROM）中的数据存储可以采用循环覆盖的方式。

在此方案中，嵌入式Web服务器与Web浏览器及其他应用程序之间的交互，可以通过调用CGI（Common Gateway Interface）程序来实现。CGI规定了Web服务器与浏览器及其他可执行程序的接口协议标准。当Web浏览器将请求信息发送给Web服务器时，Web服务器触发一个可执行的CGI程序，该程序根据用户请求的内容做出相应的处理，并将处理结果以Web服务器可识别的方式输出，Web服务器再将该结果回送给Web浏览器[5]。

CGI程序中的信息传递是通过标准输入设备stdin和标准输出设备stdout来完成的。Web服务器在调用CGI程序之前，需要预先设置好所有的环境变量，以便把客户的请求转化为参数后存入环境变量，然后就可以调用CGI程序了。CGI程序根据不同的请求方法确定如何获取客户的请求内容，而Web服务器则通过标准输入设备stdin获得客户请求；对于CGI程序的输出结果，Web服务器则是通过标准输出设备stdout来获得，Web服务器对其进行语法分析之后，再传送给客户浏览器。至于CGI程序的实现，本方案选用C语言，以保证CGI程序的快速、高效和安全。

⒌结语

基于嵌入式平台的监控系统，以其体积小、可连续工作时间长、性能稳定等特点，得到人们的广泛认可，成为网络化远程监控系统的主流方向。在本设计中，借助于相对稳定和成熟的软硬件开发环境，设计了一套较为完整和实用化的远程监控方案并加以实现。经使用证明，该设计方案是成功的并取得了较为理想的效果。

参考文献

[1]关光富，计算机机房环境设备监控系统与设计分析，电工技术杂志，2004.2 [2]周祖德编著，基于网络环境的智能控制，国防工业出版社，2004.1,第1版 [3]宋广军，张敬，王睿，基于web的温湿度远程监控系统，微计算机信息，2004.1 [4]孙敏，顾德英，汪晋宽，基于OPC技术的监控组态程序的开发，仪器仪表学报(增刊)，2003.8 [5]汤碧玉，曾楠，郑灵翔等，嵌入式系统中基于Web的远程监控设计与实现，厦门大学学报（自然科学版），vol.43(5),2004.9